імені Тараса Шевченка

Красножон Михайло Дмитрович

УДК 550.832:681.3

ІНТЕГРОВАНА ІНТЕРПРЕТАЦІЯ

МАТЕРІАЛІВ ГЕОФІЗИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

НАФТОГАЗОВИХ СВЕРДЛОВИН

Спеціальність 04.00.22 – геофізика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора геологічних наук

Київ 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському державному

геологорозвідувальному інституті (УкрДГРІ) Міністерства

екології та природних ресурсів.

Науковий консультант - доктор технічних наук, професор

Кулінкович Арнольд Євгенович,

УкрДГРІ, головний науковий співробітник

Офіційні опоненти: доктор геолого-мінералогічних наук

Лизун Степан Олексійович,

Міністерство екології та природних ресурсів,

заступник Державного секретаря;

доктор геологічних наук, професор

Жуков Микола Никанорович,

кафедра мінералогії, геохімії та петрохімії

Київського національного університету

ім.Т.Г.Шевченка;

доктор геологічних наук

Федоришин Дмитро Дмитрович,

Івано-Франківський національний технічний

університет нафти і газу,

завідувач кафедрою геофізичних досліджень

свердловин.

Провідна установа - Інститут геофізики Національної

Академії Наук

України, відділ математичної геофізики, м. Київ.

Захист відбудеться “_9_” ___жовтня___ 2002 р. о 14 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д026.001.32

Київського національного університету ім. Т.Г.Шевченка,

м. Київ, вул. Васильківська, 90.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського

національного університету ім. Т.Г.Шевченка,

м. Київ, вул. Володимирська, 60.

Автореферат розісланий “ 29 “ серпня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради ________________ А.В.Сухорада

Актуальність теми

Національною програмою “Нафта і газ” України до 2010 року” передбачено значне нарощування розвіданих запасів і видобутку нафти та газу за рахунок збільшення обсягів та підвищення ефективності геологорозвідувальних робіт (ГРР). Одним із провідних методів ГРР є геофізичні дослідження свердловин (ГДС), за результатами яких здійснюється геологічна документація розрізу свердловини, виділяються пласти-колектори і визначається їх характер насичення, підраховуються фільтраційно-ємкісні властивості колекторів, обчислюються підрахункові параметри і проводиться підрахунок запасів нафти та газу. Для вирішення широкого кола вищезазначених завдань в свердловинах виконується великий комплекс різноманітних за фізичною основою досліджень з наступною комплексною інтерпретацією результатів вимірювань. При цьому крім свердловинних вимірювань має використовуватись величезна кількість суміжної геолого-геофізичної інформації. Отримання достовірної діагностики нафтогазоперспективних об’єктів та надійної оцінки підрахункових параметрів родовищ, як свідчить і світовий досвід, практично неможливе без застосування багатоваріантних алгоритмів та рішень, що базуються на глибокій теоретичній основі, в поєднанні з сучасною комп’ютеризованою технологією інтерпретаційного процесу. При цьому ряд методів ГДС (широко хвильовий акустичний каротаж, імпульсний нейтрон-нейтронний каротаж та інші) передбачають виключно цифрову реєстрацію вимірювань та обробку їх результатів.

Незважаючи на солідну теоретичну базу, наявність значного числа різноманітних інтерпретаційних алгоритмів, до 90-х років не вдалось створити промислові системи та технології автоматизованої інтерпретації ГДС внаслідок технічної недосконалості, низької швидкодії та слабких інформаційних ресурсів вітчизняних обчислювальних засобів. Поява в 90-х роках швидкодіючих персональних обчислювальних машин (комп’ютерів) з їх широкими діалоговими можливостями створила сприятливі умови для розробки та впровадження сучасних автоматизованих систем та інтегрованих обчислювально-інформаційних технологій, які передбачають обов’язкову участь інтерпретатора в цьому процесі і орієнтовані на повне використання наявної інформації. Створення таких технологій вимагає вирішення широкого кола науково-методичних, алгоритмічних, програмних, технологічних та інформаційних питань, націлених на інтегрований аналіз і прийняття рішень на його основі, що і стало змістом даної роботи.

Зв’язок роботи з науковими програмами та планами НДР

Дисертаційна робота виконувалась в Українському державному геологорозвідувальному інституті (УкрДГРІ) і тісно пов’язана з виконанням планів науково-дослідних робіт по державному замовленню Міністерства геології та Держкомгеології України. Основні теоретичні, методичні та алгоритмічні розробки автора викладені у звітах за темами (№ держреєстрації – 0194U039052, 0196U009672, 0195U006471, 0193U025727, 0193U025436).

Вдосконалення, впровадження та надання методичної допомоги в освоєнні виконаних автором розробок здійснювалось в рамках госпдоговірних робіт Київського геофізичного відділення УкрДГРІ з Прикарпатською, Балаклійською та Ніжинською експедиціями ДГП “Укргеофізика” (теми №362, 682, 691, 618, 163) та іншими організаціями.

Окремі положення, що стосуються створення автоматизованих систем обробки інформації, відповідних баз та банків даних, увійшли до розділу “Науковий супровід ГРР” проекту Програми розвитку мінерально-сировинної бази України до 2010 року.

Мета роботи

Розробити теоретичні, методичні основи та виконати алгоритмізацію розробки сучасної інтегрованої технології комп’ютеризованої інтерпретації матеріалів ГДС та суміжної геолого-геофізичної інформації.

Основні завдання досліджень

Основні завдання дисертаційної роботи обумовлені її метою і стосуються всіх етапів розробки інтерпретаційних технологій, а саме:

1. Аналіз розвитку та сучасного стану інтерпретаційних систем та розробка на цій основі принципів побудови інтегрованої технології інтерпретації.

2. Побудова технології оперативної та зведеної інтерпретації каротажних матеріалів.

3. Створення методики та програмного забезпечення попередньої обробки діаграм ГДС.

4. Розробка та вдосконалення методики і алгоритмів оцінки якості матеріалів електричного, радіоактивного та акустичного каротажу.

5. Розширення та вдосконалення теоретичної і методичної основи інтерпретації діаграм електричного та електромагнітного каротажу, створення комп’ютеризованої технології комплексної інтерпретації даних БКЗ, ІК та БК.

6. Створення методики та програмного забезпечення розчленування теригенного розрізу, оцінки ємкісних властивостей виділених пластів, виділення колекторів та визначення їх нафтогазонасиченості.

7. Розробка методики та комп’ютеризованої технології інтерпретації карбонатних розрізів.

8. Розробка теоретичного, методичного і програмного забезпечення обробки та інтерпретації методів ГДС з швидкоплинними процесами.

9. Створення методичного забезпечення для побудови геологічних розрізів, кореляційних схем та карт геолого-геофізичних параметрів.

10. Розробка методики та комп’ютеризованої технології підрахунку запасів нафтогазових родовищ.

11. Обґрунтування та розробка інформаційної структури і проектування відповідної бази даних для забезпечення ефективного функціонування технології інтегрованої інтерпретації матеріалів ГДС та суміжної інформації.

12. Тестові та виробничі випробування інтегрованої технології інтерпретації ГДС.

Методи досліджень:

- вирішення прямих та обернених задач за методами ГДС;

- кореляційний аналіз геолого-геофізичних параметрів з метою отримання інтерпретаційних моделей;

- оптимізація багатоваріантних рішень;

- методи багатомірної класифікації для побудови критеріїв розпізнання об’єктів (виділення літотипів, оцінки характеру насичення тощо);

- створення та використання універсального інтерпретатора формул для реалізації обчислювального процесу в технології інтегрованої інтерпретації;

- визначення структури та складу геолого-геофізичних параметрів для створення інформаційної бази даних;

- алгоритмізація та програмування отриманих рішень, їх включення в бібліотеку програм технології “Геопошук”;

- перевірка роботи алгоритмів на еталонних та виробничих матеріалах, авторський контроль за впровадженням виконаних розробок.

Наукова новизна

1. Вперше виконано узагальнену характеристику інтерпретаційних систем ГДС в Україні, визначені основні тенденції їх розвитку на найближчу перспективу.

2. Сформульовані і реалізовані в технології “Геопошук” принципи побудови інтегрованих інтерпретаційних технологій, а саме: цільове призначення, єдність методів управління, комплексність рішень, відкритість, принцип інтегрованого цілого, гомеостатичність, єдність інформаційного простору, багатоваріантність, повнота, адекватність технічного забезпечення.

3. Розвинуті теоретичні основи, розроблені методика і комп’ютеризована технологія комплексної інтерпретації матеріалів імпульсного нейтрон-нейтронного та електричного каротажу.

4. Вперше в Україні розроблені методика та технологія оперативної і зведеної інтерпретації матеріалів ГДС та суміжних даних, що охоплює всі ланки інтерпретаційного процесу, а саме:

- попередню обробку цифрових записів;

- оцінку якості діаграм електричного, радіоактивного і акустичного каротажу;

- визначення фільтраційно-ємкісних властивостей порід;

- літологічне розчленування теригенного розрізу, виділення колекторів та оцінку їх нафтогазонасичення;

- обробку та інтерпретацію методів з швидкоплинними процесами;

- комплексну інтерпретацію ГДС карбонатних розрізів;

- підрахунок запасів нафтогазових родовищ.

Зазначена методика базується на багатоваріантних рішеннях з оптимізацією кінцевого результату.

5. Визначена інформаційна структура ГДС, встановлені структура та склад інформаційних об’єктів і геолого-геофізичних параметрів. На цій основі спроектована і програмно реалізована спеціалізована система управління базами даних мережево-реляційного типу для інтегрованої технології інтерпретації – СУБД “Мікропошук”.

Практичне значення та впровадження одержаних результатів

Отримані в результаті виконаної дисертаційної роботи теоретичні та методичні розробки лягли в основу алгоритмів, за якими було вперше створено повне програмне забезпечення для всього циклу інтегрованої інтерпретації ГДС – єдиної в Україні технології “Геопошук”. Технологія “Геопошук” впроваджена в експедиціях з геофізичних досліджень свердловин ДГП “Укргеофізика” та багатьох інших організаціях України та Росії. За допомогою цієї технології проводиться оперативна та зведена інтерпретація цифрової інформації ГДС, готуються геофізичні заключення по інтервалах досліджень нафтогазових свердловин. Використання технології дозволяє підвищити достовірність та оперативність геофізичних висновків по свердловині і надійність оцінки підрахункових параметрів нафтогазових покладів та підрахунку запасів нафтогазових родовищ.

Особистий внесок здобувача

Основні теоретичні та методичні результати, які виносяться на захист, отримані автором особисто. Програмування розроблених автором алгоритмів, їх випробування та вдосконалення в складі технології “Геопошук” виконувались спеціалістами Київського геофізичного відділення (КГВ) УкрДГРІ та Інституту кібернетики НАНУ за участю та під керівництвом автора.

Апробація результатів дисертації

Результати роботи доповідались:

- на VIII конференції молодих вчених та спеціалістів УкрДГРІ (м. Чернігів, березень 1982р.);

- на семінарі “Підвищення ефективності геофізичних досліджень глибоких і зверхглибоких свердловин в нафтогазоносних провінціях України” (серпень, 1982р.);

- на Всесоюзному семінарі з ГДС “Оперативная интерпретация материалов ГИС: состояние, проблемы, пути повышения эффективности” (м.Тверь, Росія, травень 1990 р.);

- на школі-семінарі “Персональные ЭВМ в промысловой геофизике” (м.Тюмень, Росія, вересень 1991р.);

- на IV науково-практичній конференції “Нафта і газ України – 96” (м.Харків, червень 1996р.);

- на V Міжнародній конференції “Нафта і газ України –98” ( м.Полтава, вересень 1998р.);

- на VI Міжнародній науково-практичній конференції “Нафта і газ України – 2000” ( м.Івано-Франківськ, жовтень – листопад 2000р.);

- на засіданнях Вченої ради КГВ УкрДГРІ як звітні матеріали про виконання НДР по тематиці дисертаційної роботи.

Публікації

За темою дисертації опубліковано 45 наукових робіт; серед них 2 монографії, 2 патенти на винаходи, одне авторське свідоцтво, один Державний стандарт України, 24 статті в наукових журналах та збірниках наукових праць.

Структура і обсяг роботи

Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків та списку використаних джерел, що налічує 410 найменувань. Вона викладена на 311 сторінках машинописного тексту та містить 46 рисунків.

Робота виконана у Київському геофізичному відділенні Українського державного геологорозвідувального інституту, де автором отримані основні результати теоретичних досліджень та методичних розробок. Автор висловлює щиру подяку основоположнику української школи комп’ютеризації ГДС професору А.Є.Кулінковичу за багаторічну плідну співпрацю з тематики дисертаційної роботи та за змістовні зауваження при рецензуванні окремих її частин. Автор вдячний також колективу відділу інтерпретаційних систем ГДС УкрДГРІ (Коcаченку В.Д., Головциній Л.Г., Конокотиній Л.І., Калюжній С.А., Ручко В.О., Марченко С.В.) за допомогу у створенні програмного забезпечення теоретичних розробок, їх випробуванні на тестових і виробничих матеріалах, підготовці та редагуванні комп’ютерного тексту роботи. Особливу подяку автор висловлює спеціалістам Інституту кібернетики НАНУ (Перевозчиковій О.Л., Гречку В.О., Тульчинському В.Г., Тульчинському П.Г., Харченку О.Л., Коломійцю А.В.), а також особисто Вердієву М.Д. за програмну реалізацію методичних і алгоритмічних розробок автора у складі технології “Геопошук” та за плідну співпрацю у створенні СУБД “Мікропошук” для технології інтегрованої інтерпретації ГДС. Автор вдячний також провідним спеціалістам експедицій з ГДС ДГП “Укргеофізика” і особисто Кнішману О.Ш., Муляру П.М., Прокопіву В.Й., Говорусі А.Л. за їх працю по впровадженню технології і цінні пропозиції щодо вдосконалення інтерпретаційних алгоритмів.

Зміст роботи

У вступі обґрунтовується актуальність роботи, викладені основні завдання, визначена новизна і практична цінність та подана загальна характеристика роботи.

Розділ 1

Розвиток та сучасний стан інтерпретаційних технологій ГДС

Описана історія розвитку інтерпретаційних систем ГДС, наведений сучасний стан та визначені тенденції і напрямки подальших досліджень з розширення інтерпретаційної бази ГДС. На підставі проведеного аналізу в історії розвитку ГДС виділено три періоди (епохи), кожна з яких характеризується деякою домінуючою парадигмою, тобто тим колом наукових і технологічних ідей, які визначають характер, особливості та досягнення на окремих відрізках історичного періоду.

На першому етапі розвитку створено основні методи каротажу, закладено їх теоретичні основи, знайдені перші аналітичні рішення прямих і обернених задач по ряду методів ГДС. Зародження та становлення геофізичних методів досліджень нафтогазових свердловин розпочалось практично з початком буріння перших розвідувальних свердловин для пошуків нафти і газу. Ця епоха зв’язана з іменами таких видатних вчених як відомий російський геолог Д.В.Голубятніков, брати Конрад і Марсель Шлюмберже. Д.В. Голубятніков ще в 1906 р. розпочав робити в нафтових свердловинах Бакинського регіону термометричні дослідження з метою вирішення геолого-пошукових задач. Французькі інженери К. і М.Шлюмберже запропонували дуже ефективний з погляду досліджень геологічних розрізів свердловин метод каротажу – каротаж опорів (1927р.), що трохи пізніше (у 1931р.) був доповнений ще одним високоефективним методом – каротажем самочинної поляризації (“каротаж ПС”). Застосування комплексу двох методів каротажу, кожний з яких ніс “свою” інформацію про гірські породи, мало принципове значення, тому що відкривало можливість не тільки виділяти пористі породи (“колектори”) по каротажу ПС (цей метод каротажу спочатку так і називався “каротажем пористості”), але і якісно розділяти колектори на водоносні і продуктивні (за результатами каротажу КС).

Перші фундаментальні теоретичні дослідження належать В.А.Фоку, який у 1933р. опубліковав монографію, присвячену рішенню прямої задачі каротажу опорів для випадку пласта необмеженої потужності. З цієї роботи починається новий етап в історії промислової геофізики, який прийнято називати епохою аналітичних рішень або епохою “парадигми ручного підрахунку”. Слідом за виходом у світ роботи В.А.Фока були опубліковані статті В.Р.Бурсіана, а також Л.М.Альпіна і С.М.Шеймана, в яких розглядалися аналітичні рішення прямих задач каротажу ПС. Аналітичне рішення В.А.Фока для каротажу опорів було узагальнено А.І.Заборовським для випадку тришарового середовища ( свердловина – зона проникнення - незмінена частина пласта) і Л.М.Альпіним на випадок необмеженого числа середовищ. Розраховані Л.М.Альпіним сімейства кривих залежності позірного опору від довжини зонда для різних геоелектричних розрізів одержали назву “палеток”. На основі отриманих Л.М.Альпіним палеток С.Г.Комаров пропонує метод бокового каротажного зондування для визначення питомого опору незміненої частини пласта, коли має місце проникнення фільтрату бурового розчину у пласт і утворюється зона проникнення.

Характерною особливістю даного періоду була відсутність засобів обчислювальної техніки, що суттєво стримувало теоретичні та методичні дослідження.

Для другого етапу розвитку промислової геофізики, як і для першого, характерне створення все нових методів каротажу. Були запропоновані такі нові методи як гамма-каротаж (1934р.) – В.А. Шпак, Г.В. Горшков і ін.; газовий каротаж (1933р.) – В.А.Соколов, М.І.Бальзамінов, М.В.Абрамович; нейтронний каротаж ( 1941р.) – Б.М.Понтекорво. Ціла серія нових методів каротажу була розроблена в післявоєнні роки в США одним з головних фахівців фірми Шлюмберже Г.Г.Доллем: у 1949р. - індукційний каротаж , у 1950р. – мікрокаротаж; у 1951р. – боковий каротаж; у 1953р. – боковий мікрокаротаж. В п’ятидесяті роки одержав розвиток акустичний каротаж. У Радянському Союзі створюється принципово нова модифікація нейтронного каротажу – імпульсний нейтронний каротаж.

Велика кількість теоретичних рішень привела до того, що парадигма “ручного розрахунку” стала себе вичерпувати. Необхідно було знайти принципово новий шлях рішення прямих задач каротажу. Цей шлях був знайдений – широке використання аналогових обчислювальних пристроїв. Прекрасним прикладом високоефективних аналогових пристроїв є сіткові інтегратори, розроблені Л.М.Альпіним та А.Є. Кулінковичем. Аналогові моделі, зокрема, інтегратор ЕКСМ, широко використовувалися для вирішення прямих і зворотніх задач електричного каротажу, у першу чергу для інтерпретації даних БКЗ у випадку тонких прошаркіпрошаркіа'ee каротажу тощо.

Незважаючи на явні успіхи застосування аналогових моделей, як дискретних, так і суцільних, з часом ставало ясно, що використання аналогових обчислювальних пристроїв зіткнулося із серйозними труднощами. Це було зв’язано, по-перше, з різко спеціалізованим характером аналогових моделей. Створювалися все нові і нові методи та модифікації каротажу, кожен з яких мав свою фізико-математичну основу і, відповідно, було потрібне створення все нових і нових типів аналогових моделей, що було пов’язано з великими витратами часу і коштів. По-друге, обсяги одержуваного палеточного матеріалу росли настільки швидко, що методика їхнього використання ставала все більше громіздкою і важко виконуваною на практиці. З цих причин на зміну парадигмі аналогових моделей прийшла нова парадигма – комп’ютерна.

Концепція комп’ютеризації промислово-геофізичних досліджень складалася на рубежі п’ятидесятих і шістдесятих років, коли стала випускатися серійно перша в СРСР електронна цифрова обчислювальна машина “Урал-1”. У цей час у ВНДІГеофізики (м.Москва) під науковим керівництвом С.Г.Комарова і Л.М.Альпіна склалася творча група (А.Є.Кулінкович, Н.Н.Сохранов, С.М.Зунделевич, І.М.Чурінова та ін.), що почала розробляти шляхи комп’ютеризації каротажу.

Програма комп’ютеризації промислової геофізики, що розроблялася в той час, включала дві головних області дій: перехід на цифрову реєстрацію і алгоритмізацію процесу обробки та інтерпретації.

З алгоритмізації процесу обробки та інтерпретації і складання відповідних програм розпочався другий (ранній) період розвитку інтерпретаційних систем (1960-1985 рр.).

Характерною особливістю раннього періоду була централізація розробки інтерпретаційних систем у ВНДІГеофізики ( м. Москва) і його філіях –Волго-Уральському (м. Жовтневий, БаАСР), Краснодарському (ПівденВНДІГеофізики), Азербайджанському (АзВНДІГеофізики, м. Баку), а також в інших нафтогазових регіонах Радянського Союзу (Західний Сибір, Україна, Середня Азія). Тут також розроблялися або ж випробувалися окремі програми і системи машинної інтерпретації каротажних діаграм стосовно до геологічних умов конкретних нафтогазоносних басейнів. Деякі із знайдених алгоритмічних і програмних рішень мали і загальний інтерес.

Першою комп’ютерною програмою, реалізованою на ЕЦВМ, була програма кількісної інтерпретації кривих БКЗ. Потім у ВНДІГеофізики (С.Г.Комаров, Н.Н.Сохранов, С.М.Зунделевич) був запропонований метод автоматичної інтерпретації кривих БКЗ, названий універсальним. Поряд з розробкою програм окремих ланок інтерпретації створювались і програмні системи попластової та поточкової (безперервної) обробки каротажних діаграм: “Каротаж” – С.М.Зунделєвич та ін.; ПГ-2Д – С.М. Аксельрод та ін.; ГИК-2 – Г.Н.Звєрєв та ін.; IНГЕФ – Н.З.Заляєв.

В далекому зарубіжжі (США) перші приклади використання ЕОМ для обробки окремих методів відомі на початку шістдесятих років, а першою інтерпретаційною системою стала система Комлог, створена М.Хорном і Н.Слеком. Найбільш широке поширення в США одержали інтерпретаційні системи SARABAND і CORIBAND фірми “Шлюмберже”, а також системи PROLOG та EPILOG фірми “Дрейслер Атлас”.

З 1975р. рядом організацій Мінгео і Міннафтопрому СРСР розпочата розробка за єдиним технічним завданням автоматизованої системи інтерпретації результатів геофізичних досліджень свердловин “АСОИГИС”. Система “АСОИГИС” була орієнтована на використання ЕОМ третього покоління (ЄС ЕОМ та ЕОМ БЕСМ-6). При створенні системи “АСОИГИС”, природно, були враховані всі алгоритмічні розробки, зроблені при створенні програмних систем на ЕОМ першого і другого покоління. Але не зважаючи на те, що вона вперше охопила весь цикл оперативної інтерпретації, ця система не набула широкого розповсюдження через технічну недосконалість, труднощів у обслуговуванні та практичної неможливості використання ЕОМ на місці виконання робіт (в експедиціях з ГДС).

З появою швидкодіючих ЕОМ отримала широкий розвиток розробка аналітичних і напіваналітичних рішень, а також інших алгоритмів рішень прямих і обернених задач ГДС. Виконані у ранній період теоретичні та методичні розробки створили міцний алгоритмічний фундамент для розробки комп’ютеризованих інтерпретаційних систем на сучасному етапі.

В Україні, як і в інших регіонах колишнього Союзу, характерною ознакою раннього періоду були широке проведення наукових і дослідно-методичних робіт з оцінки фільтраційно-ємкісних параметрів за даними ГДС і початок алгоритмічних та програмних розробок для автоматизації інтерпретаційного процесу.

Роботи з комп’ютеризації промислово-геофізичних досліджень почали виконуватися в Україні з 1963р. в УкрДРГІ. З цього моменту почала складатися українська школа промислово-геофізичної інформатики (А.Є.Кулінкович, В.С.Готинян, М.Д.Красножон, В.Г.Колісниченко, А.Л.Ханкін, В.М.Лахнюк, Л.Г.Головцина, Є.І.Каплан, П.Ф.Дубинюк, А.Х.Ланцман, Т.С.Ізотова, М.С.Стецяк та ін.).

У шістдесятих – на початку сімдесятих років у Київській експедиції УкрДГРІ було послідовно розроблено кілька програм та програмних систем для ЕЦВМ першого покоління ( А.Є.Кулінкович, А.Л.Ханкін, В.С.Готинян), які пізніше акумулювались в систему С-5, що охопила весь процес оперативної інтерпретації каротажних діаграм. Зрозуміло що через суттєву недосконалість ЕОМ першого та другого покоління ця система теж не набула промислового використання.

Поряд з розробкою автоматизованих інтерпретаційних систем в Україні широким фронтом велись науково-дослідні та дослідно-методичні роботи по розвитку та вдосконаленню методики інтерпретації для теригенних і карбонатних розрізів нафтогазоперспективних регіонів. Особлива увага приділялась вдосконаленню методики інтерпретації електрокаротажу. На підставі моделювання автором було встановлено, що розподіл приведених опорів в зоні проникнення підпорядковується логістичному закону

та – відповідно опір пласта та його промитої зони;

– довжина зонда,

та b - коефіцієнти, що визначають конфігурацію кривої .

З урахуванням цього закону було розроблено новий спосіб інтерпретації БКЗ та комплексу різнотипних зондів – спосіб приведених кривих, який знайшов застосування у всіх наступних інтерпретаційних системах та комп’ютеризованих технологіях.

Значний вклад в результативність досліджень із створення інтерпретаційних моделей для визначення фільтраційно-ємкісних властивостей порід – колекторів внесли І.П.Бриченко, В.І.Грицишин, О.М.Гуневська, П.Ф.Дубинюк, М.Я.Зайковський, Т.С.Ізотова, І.А. Капканщикова, А.Ш.Кнішман, Д.Є. Коваленко, В.Г.Колісниченко, А.Є.Кулінкович, В.Н.Курганський, А.Х.Ланцман, П.М.Муляр, Г.І.Петкевич, І.П.Прилипко, Г.Л.Трофименко, Ю.М.Усенко, Г.П.Федорович.

Характерною ознакою розвитку інтерпретаційних систем у третьому (сучасному) періоді є розробка та впровадження промислових технологій інтерпретації. Цей період має і загальні риси (тенденції), які мали місце в колишньому Союзі та в інших країнах, і свої особливості, характерні тільки для України. Він складається з першого (початкового) етапу створення інтерпретаційних технологій (80-і роки) та другого (90-і роки), коли розпочато створення інтегрованих комп’ютерних систем. На першому етапі рішенням колишнього Мінгео СРСР був здійснений перехід обробки та інтерпретації ГДС на малі ЕОМ і розробку для експедиційних обчислювальних центрів системи “Подсчет”.

Система “Подсчет” була задумана як галузева багаторівнева автоматизована інформаційно-обчислювальна система збору, зберігання, передачі й обробки геолого-геофізичної інформації, що одержують у процесі буріння, геофізичних досліджень, випробувань і закінчення свердловин, тобто система, що покликана забезпечити обчислювальними потужностями, лініями зв’язку і розвиненим математичним (програмним) забезпеченням усі підприємства і організації Мінгео СРСР, які проводять роботи на нафту і газ, і оптимізувати ведення геологорозвідувальних робіт шляхом прийняття науково-обгрунтованих керівних рішень на проводку як окремих свердловин на родовищі так і його розвідки у цілому в різних геологічних умовах на основі поглибленої багатоваріантної обробки даних ГДС і суміжної геологічної інформації. На нижньому рівні, рівні експедицій по проведенню геофізичних досліджень свердловин, система “Подсчет” орієнтувалася на ЕОМ серії СМ (серія малих машин). Це знаменувало прорив у практичній реалізації машинної обробки та інтерпретації промислово-геофізичних даних, тому що стало можливим створення безпосередньо в ЕГДС власних обчислювальних центрів. Для системи “Подсчет” автором були розроблені алгоритми та програми оцінки якості і комплексної інтерпретації матеріалів електричного каротажу.

Надалі, у зв’язку з тим, що російські співрозробники системи “Подсчет” не підтримали ідею українських спеціалістів інтегрованої обробки інформації ГДС на експедиційних центрах, розробку програмного забезпечення для експедиційних обчислювальних комплексів Україна в особі КГВ УкрДГРІ вела самостійно. Було розроблено методичне та програмне забезпечення для всіх ланок оперативної інтерпретації, що дозволяло створити цілісну технологію інтерпретації матеріалів ГДС на експедиційних обчислювальних комплексах СМ – 1420. В її основу покладена концепція нерозривної єдності (інтеграції) змістовної геолого-геофізичної інтерпретації, програмно-обчислювального процесу та повного інформаційного забезпечення.

Програмне забезпечення передбачає:

автоматизоване розчленування розрізу по комплексу ГДС і зняття відліків характерних значень геофізичних параметрів;

оцінку якості та комплексну інтерпретацію матеріалів електричного каротажу;

оцінку фільтраційно-ємкісних властивостей гірських порід;

виділення основних літотипів і пластів-колекторів;

оцінку насичення колекторів;

видачу результатів оперативної інтерпретації в табличній та графічній формах.

Інформаційне забезпечення виконується спеціалізованою системою управління базою даних, яка вміщує каротажні криві, попластові характеристики та апріорну інформацію.

Практичне впровадження та використання технології в експедиціях з геофізичних досліджень свердловин підтвердили високу її ефективність при вирішенні задач оперативної інтерпретації матеріалів ГДС. Разом з тим технологія мала і свої обмеження, оскільки була розрахована на інтерпретацію пластів середньої та великої товщини у теригенних розрізах, а також обмежена можливостями СМ ЕОМ.

Для інтерпретації тонкошаруватих розрізів у Львівському відділі геофізики УкрДГРІ був створений під керівництвом Т.С. Ізотової, пакет програм “Колектор”, який постійно вдосконалюється і адаптується для діючих обчислювальних машин. Важливою в розвитку цього напрямку стала запропонована там же концепція генетичної інтерпретації ГДС.

з появою на початку 90-х років персональних комп’ютерів з порівняно значними ресурсами (висока швидкодія і надійність, відсутність технічного обслуговування, узгоджена і розвинена периферія тощо) постало завдання розробки комп’ютеризованої технології інтерпретації гдс. значний досвід у створенні інтерпретаційних систем та технологій, наявна теоретична та методична база, дозволили кгв укрдгрі створити технологію оперативної інтерпретації гдс на персональних еом (тоі гдс) у короткий термін.

як і в технології оперативної інтерпретації гдс на см еом тут також закладений принцип єдності інтерпретаційного процесу незалежно від його стадій. програмне забезпечення вміщує такі блоки задач:

- редагування цифрових записів, їх трансформація, графічний аналіз і зберігання ;

- комплекс програм, що реалізують безперервну (поточкову) обробку та інтерпретацію даних гдс;

- комплекс програм попластової інтерпретації гдс та петрофізичних даних по інтервалу обробки (реєстрації) від розчленування розрізу до геофізичного висновку;

- програмне забезпечення для обробки площинної інформації;

- комплекс програм для графічного та табличного зображення матеріалів гдс;

спеціальні програми для управління і обслуговування базових засобів.

управління технологією здійснюється через спеціальне меню, що розміщене у технологічній облямівці.

програми поточкової обробки та інтерпретації каротажних діаграм реалізують різноманітні їх трансформації, нормалізацію діаграм в карбонатних і теригенних розрізах, визначення ефективних товщин колекторів, їх ємкісних властивостей тощо, екранний аналіз отриманих результатів та їх вивід на плотер.

основу програм комп‘ютеризованої інтерпретації склали програми оперативної інтерпретації даних гдс на см еом, які були адаптовані для операційної системи ms dos. більшість з них доповнена інтерактивними режимами обробки.

програмне забезпечення площинної обробки включає тільки задачі, що безпосередньо стосувались обчислювальних процедур для оцінки підрахункових параметрів (групування об’єктів та (або) параметрів по запиту користувача, розрахунок і оптимізація інтерпретаційних моделей, багатоцільовий статистичний аналіз фактографічної інформації та даних петрофізики, класифікація об’єктів тощо).

комплекс програм візуалізації матеріалів гдс містить в собі програму екранного аналізу та редагування каротажних кривих і попластових значень та програму побудови планшету діаграм і виводу результатів інтерпретації на плотер (принтер).

інформаційне забезпечення тоі гдс складає набір базових засобів, а саме:

архів цифрових каротажних діаграм;

робоча база цифрових діаграм;

- робоча база попластових характеристик геолого–геофізичних і петрофізичних параметрів;

- база фактографічної інформації (інтерпретаційні моделі, апріорна геолого-геофізична інформація, константи, еталонні вибірки тощо).

кожна з баз даних має типове програмне забезпечення, яке дозволяє підтримувати зв’язок з обробляючими програмами та між собою, виконувати редагування наявної інформації, здійснювати інформаційне обслуговування користувачів.

з 1992 року розпочато виробничу експлуатацію тоі гдс, яка продовжується в окремих організаціях по даний час.

бурхливий ріст комп’ютерної техніки і поява більш досконалого системного середовища windows, з одного боку, і необхідність глибокої геологічної інтерпретації матеріалів гдс, включаючи моделювання родовищ і підрахунок запасів, - з другого, поставили на порядок денний питання про створення повної (інтегрованої) комп’ютерної технології зведеної інтерпретації даних гдс та суміжної геолого – геофізичної інформації.

створення сучасних інтерпретаційних систем потребує інтеграції можливостей обчислювальної техніки, методів та алгоритмів інтерпретації, що базуються на теорії і досконалому математичному апараті, інформаційних баз даних, баз знань, програмних бібліотек, документального супроводження, чіткої взаємодії інтерпретатора та еом, замкнутої системи управління технологічним процесом. такі комплексні системи за визначенням автора названі інтегрованими технологіями. аналіз існуючих зарубіжних технологій та власного досвіду створення інтерпретаційних систем з урахуванням вищезазначених вимог дозволив автору сформувати і, в основному, реалізувати принципи побудови інтегрованих технологій в технології “геопошук”. спрощена структурна схема такої технології наведена на рис.1.

рис. 1.1. структурна схема технології “геопошук”

розділ 2

інтегрована технологія оперативної інтерпретації гдс

даний розділ роботи вміщує теоретичні, методичні та алгоритмічні розробки автора, що охоплюють весь процес оперативної інтерпретації діаграм гдс.

оперативна інтерпретація комплексу гдс є головною частиною інтегрованої технології. на цьому етапі вирішується широке коло виробничих, технічних, геологічних, технологічних, інформаційних та інших питань; від оперативності і достовірності їх рішень в повній мірі залежить ефективність використання всієї технології. Характерними особливостями оперативної інтерпретації, які мають визначальне значення для технології, є: значне число апріорних даних і залежностей з високими похибками; складність логічних структур і необхідність комплексної обробки багатьох взаємозалежних параметрів; різний рівень повноти і якості та значний обсяг вхідної інформації; необхідність постійної участі інтерпретатора в процесі обробки тощо. Все це накладає свій відбиток на склад та специфіку програмного забезпечення, визначає необхідність створення систем обробки з зворотним зв’язком та єдиних інформаційних структур.

Виходячи із вищезазначених передумов, власного досвіду створення та використання інтерпретаційних систем, а також із загальних принципів побудови інтегрованих технологій, в основу технології Під технологією ми розуміємо керовану послідовність інтерпретаційних процедур, що реалізована за допомогою системних, інформаційних, спеціальних програмних та технічних засобів. оперативної інтерпретації покладена концепція нерозривної єдності змістовної геолого-геофізичної інтерпретації та обчислювального процесу з можливістю постійного використання всієї наявної інформації, за рахунок чого досягається максимальна достовірність результатів інтерпретації.

Оперативна інтерпретація вміщує такі блоки завдань:

попередня обробка цифрових каротажних діаграм;

виділення границь пластів по комплексу каротажних діаграм;

- визначення на діаграмах ГДС відліків характерних значень геофізичних параметрів в межах виділених границь;

- оцінка якості діаграм електричного, радіоактивного та акустичного каротажу;

- визначення питомого опору пластів за комплексом методів електричного каротажу;

- обчислення ємкісних параметрів пластів за даними ГДС та петрофізики;

- виділення колекторів та основних літотипів за комплексом ГДС;

- оцінка нафтогазонасиченості теригенних розрізів;

- комплексна інтерпретація ГДС в карбонатних розрізах та інтерпретація методів додаткового комплексу ГДС;

- формування геофізичного висновку.

Попередня обробка починається з заповнення паспорту об’єкту досліджень та формування робочого каталогу, куди з інтегрованої бази даних заноситься вся необхідна інформація. На підготовчому етапі проводиться оцінка якості вхідних матеріалів по перекриттях діаграм та контрольних (повторних) замірах, виправлення помилкових значень на кривих, занесення в базу даних виправлених діаграм, їх ув’язка за глибиною та трансформація за заданими правилами, формування планшету діаграм, їх тиражування, запис в архів для зберігання та багатоцільового використання, ведення апріорної інформації. Тут виконується також перевірка наявності в каталозі необхідних інтерпретаційних моделей, проводиться їх поповнення та редагування.

Безпосередньо оперативна інтерпретація розпочинається з розчленування розрізу свердловин на однорідні пласти. Це одна з найскладніших та найважливіших задач автоматизованої обробки матеріалів ГДС. Велика сукупність фізичних властивостей порід, їхня неоднорідність по структурних і текстурних ознаках, істотний вплив на результати вимірів свердловинних умов – ці та інші чинники призводять до неоднозначності вирішення, основаного на показаннях окремих методів, що негативно позначається на результатах наступних етапів інтерпретації. Тому головним джерелом підвищення достовірності виділення границь є використання різних за природою алгоритмів та комплексу різнотипних зондів ГДС, а також урахування інформації, що знаходиться в промислово-геофізичних параметрах про розріз.

Автором вдосконалено окремі методи розчленування діаграм (метод суттєвих екстремумів, метод точок перегину, метод рівневих ліній, метод комплексного градієнта тощо). Запропоновано та реалізовано в технології “Геопошук” багатоваріантний спосіб розчленування розрізу з оптимізацією кінцевого результату. Поряд з вищезазначеними методами якісного та напівякісного розчленування (де використовується в основному конфігурація каротажних діаграм і їх характерні точки), розроблено також кількісний метод на основі поточкової класифікації комплексу діаграм за вирішальними правилами з наступним об’єднанням однотипних за класом точок в пласти і проведенням границь між ними.

Здійснено ранжування границь пластів за їх значимістю (надійністю виділення). Всі рішення сингулярного та комплексного розчленування виконані в інтерактивному режимі, де інтерпретатор може завжди втручатися в процес обчислення та приймати остаточне рішення.

У практиці інтерпретації матеріалів ГДС теригенних розрізів, як правило, застосовується попластова модель. Для такої моделі вирішена і більшість прямих задач каротажу. Відлік характерного значення параметра ГДС по пласту і допоміжна інформація є підставою для вирішення оберненої задачі; його якість визначає і якість вирішення останньої. Зняття відліків є алгоритмічно нескладною процедурою. У пластах великої потужності за характерні приймаються середні значення геофізичних параметрів у межах границь незалежно від типу і довжини зонда L. По пластах середньої потужності методика зняття відліків буде залежати від типу зонда. Для асиметричних зондів (наприклад, градієнт-зонди) знімаються так звані оптимальні значення позірного опору (за них приймаються середні значення в частині пласта меншій на довжину зонда від покрівлі пласта). Для симетричних зондів за оптимальне значення параметра приймається середнє значення діаграми після відступу на половину довжини зонда від покрівлі та підошви всередину пласта. Для тонких пластів по всіх зондах знаходяться екстремальні значення. Якщо параметри вміщуючих порід більше параметрів пласта, то знімають мінімальні значення, інакше - максимальні. В алгоритмі для градієнт-зондів, ІК та БК передбачено введення поправок за обмежену товщину пласта і вплив вміщуючих порід з метою приведення відліків по них до пластів необмеженої товщини, на які розраховані інтерпретаційні алгоритми. Поправки обчислюються за допомогою аналітичних виразів, отриманих автором шляхом апроксимації, рішень прямих задач БКЗ, ІК та БК для різних геоелектричних моделей розрізів свердловин.

Достовірність результатів інтерпретації комплексу методів ГДС безпосередньо залежить від якості вхідних матеріалів; помилки на вході інтерпретаційного процесу зумовлюють помилки у його результаті. Через це процедура оцінки якості вхідної інформації, на наш погляд, повинна стати обов’язковою частиною технології інтерпретації.

Похибки у вхідних даних пов’язані, як правило, з помилками в масштабі запису при реєстрації діаграм, зміщенні “нуля” діаграми тощо, тобто носять систематичний характер. Нерідко також зустрічаються помилки і в заданні апріорної інформації про умови вимірювань, параметри розрізу тощо. Інформаційна надмірність діаграм ГДС та наявність додаткової інформації про окремі параметри пластів роблять можливим виявити та виправити помилки у вхідних даних і тим самим запобігти їх у результатах обробки та інтерпретації.

У практиці ручної обробки діаграм оцінка їх якості проводиться по різному, з неоднаковою повнотою, суб’єктивно і залежить від кваліфікації інтерпретатора (геофізика). З метою отримання єдиних правил контролю якості вхідної інформації автором розроблена методика вирішення цього завдання, яка включена до процесу оперативної інтерпретації діаграм ГДС.

Оцінка якості вхідної інформації вміщує такі процедури:

- попередній аналіз, контроль та виправлення грубих помилок у вхідних даних;

- визначення (уточнення) питомого опору промивальної рідини (RС);

- контроль якості зондів БКЗ;

- оцінка якості діаграми індукційного каротажу (ІК);

- оцінка якості діаграми бокового каротажу (БК);

- контроль якості діаграми бокового мікрокаротажу (БМК);

- оцінка якості діаграм радіоактивного каротажу;

- контроль якості діаграми акустичного каротажу.

Попередній аналіз передбачає контроль та виправлення грубих помилок у вхідних даних з метою виключення заздалегідь неправильних результатів інтерпретації та аварійних ситуацій у роботі програм; при цьому контролю та виправленню підлягають, як зареєстровані у свердловині діаграми, так і апріорна інформація, що задається для їх обробки. Так для всіх діаграм ГДС встановлені відповідні мінімально та максимально можливі числові значення; при виході за них зареєстрованої діаграми відповідні значення заміняються на граничні. Аналогічний контроль проводиться і для попластових характеристик з усіх методів ГДС.

Оцінка якості зондів електричного (БКЗ, БК, БМК) та електромагнітного (ІК) каротажу можлива лише при наявності правильного значення питомого опору промивальної рідини (RC), бо він безпосередньо впливає на вимірювані позірні опори та провідності у свердловині. Крім цього, від точності його оцінки практично залежить достовірність інтерпретації, всього комплексу електрокаротажу (ЕК), особливо визначення параметрів зони проникнення, а також пористості по боковому мікро каротажу (БМК).

Тому у технологічному процесі оцінки якості та інтерпретації ГДС визначення RC є обов’язковою процедурою і виконується на першому етапі.

В літературі відомі способи оцінки RC через глибину залягання пласта і температуру, та по малих зондах БКЗ. Автором розроблено нові методи визначення RC по всій кривій БКЗ, та відомому питомому опору пласта. У першому випадку знаходження оптимальної величини RC проводиться шляхом пошуку мінімуму функції відхилень приведених опорів по опорних пластах. За останні приймаються пласти без проникнення (неколектори); їх виділення може бути автоматичним або ручним. При нестійкому результаті (спостерігається декілька мінімумів зазначеної функції) рішення про уточнення RC приймається інтерпретатором. Аналогічно вирішується задача і в другому випадку, тільки тут замість опорних беруть участь пласти з відомим опором.

Оцінка якості діаграм БКЗ здійснюється також по опорних пластах. Якість зондів визначається по наявності систематичної похибки (відхилення) приведених опорів від розрахункових значень для опорних пластів. У випадку відсутності систематичної помилки якість зондів БКЗ визначається задовільною. При наявності одного бракованого зонда він може бути виправлений через визначений програмою коригуючий множник. При наявності більше одного бракованого зонда якість БКЗ вважається незадовільною.

Якість зондів ІК, БК та БМК також перевіряється на опорних пластах шляхом співставлення приведеного (питомого) опору за цими зондами та за даними БКЗ, а також між собою (ІК та БК). При виявленні систематичних відхилень розраховуються коригуючі поправки в положенні нульової лінії ІК та в масштаб запису БК та БМК.

Контроль якості зондів радіоактивного (ГК, НГК, НКТ) та акустичного (АК) каротажу проводиться по пластах з відомими значеннями пористості та глинистості. При встановленні систематичної похибки проводиться корекція нульових ліній відповідних каротажних кривих РК та по АК.

Незважаючи на наявність автоматизованого режиму оцінки якості каротажних зондів, процес контролю та виправлення зондів рекомендується виконувати у діалоговому режимі за